Историческая справка
Очищать воду от соли люди начали ещё до нашей эры. Аристотель описывал способ опреснения воды путем сбора пара от кипячения воды губками. Леонардо да Винчи в средние века описал метод дистилляции воды в перегонном кубе. В России первая опреснительная установка на базе метода дистилляции появилась на берегу Каспийского моря в XIX веке.
Где применяются установки?
Опреснительные установки актуальны в местах, где есть недостаток чистой пресной воды: в прибрежных регионах и в море. Объектами установки могут быть промышленные предприятия, электростанции, ЖКХ, сельское хозяйство. Особое место они занимают на судах: там вода используется для парогенераторов, аккумуляторов, охлаждения двигателей, бытовых нужд экипажа.
Методы опреснения воды
Существует несколько методов опреснения воды:
- Химический – с использованием реагентов для осаждения примесей.
- Дистилляция – нагрев воды до кипения, сбор и конденсация пара.
- Технология обратного осмоса – вода под давлением проходит через полупроницаемую мембрану, которая задерживает бактерии, загрязнения, молекулы соли и других примесей.
- Электродиализ – перемещение ионов солей с помощью электрического тока и ионообменных мембран.
- Вымораживание – при замерзании чистая пресная вода превращается в лед быстрее, ее отделяют для последующих ступеней очистки.
От конкретного метода зависит конструкция опреснительной установки и особенности конечного потребления. Также вероятна комбинация нескольких методов. Это улучшает качество воды, позволяет обеззараживать её и минерализовать.
Технология обратного осмоса
Самый распространённый метод — обратный осмос. В основе технологии лежит полупроницаемая мембрана — очень тонкий, но прочный материал, который пропускает только молекулы воды, задерживая соли, бактерии, вирусы, тяжёлые металлы и другие загрязнители.
Очистка от солей производится путем прохождения воды под давлением через мембрану, способную задерживать загрязнители и примеси на уровне молекул размером до 0,0001 микрона. В такую систему также могут встраиваться дополнительные элементы для очистки и изменения характеристик воды. Метод применяют как в бытовых фильтрах, так и на промышленных предприятиях, морских судах, а также в космосе.
Интересный факт: технологии обратного осмоса лежат в основе прототипов жизнеобеспечения для космических миссий. После очистки воду используют для получения кислорода методом электролиза. Другим продуктом данного физико-химического процесса является водород, из которого синтезируют топливо по реакции Сабатье.
Из чего состоят опреснительные установки?
Все опреснительные устройства имеют собственные характеристики в зависимости от метода работы, качества воды, условий эксплуатации. В целом, такие системы включают несколько ключевых блоков:
- Теплообменные устройства в зависимости от технологии нагревают или охлаждают воду: конденсаторы, испарители, водонагреватели.
- Дистилляционные, циркуляционные, питательные, рассольные насосы подают или перегоняют воду, отводят растворы солей.
- Модули очистки.
- Трубопроводы связывают все модули установки и обеспечивают подачу воды на всех этапах.
- Контрольно-измерительные, автоматические и сигнальные приборы используются для мониторинга и безопасности.
- Система управления оборудованием.